In this study, nano-crystallized $Al_2O_3$ was coated on the surface of $LiFePO_4$ powders via a novel dry coating method. The influence of coated $LiFePO_4$ upon electrochemical behavior was discussed. Surface morphology characterization was achieved by transmission electron microscopy (TEM), clearly showing nano-crystallized $Al_2O_3$ on $LiFePO_4$ surfaces. Furthermore, it revealed that the $Al_2O_3$-coated $LiFePO_4$ cathode exhibited a distinct surface morphology. It was also found that the $Al_2O_3$ coating reduces capacity fading especially at high charge/discharge rates. Results from the cyclic voltammogram measurements (2.5-4.2 V) showed a significant decrease in both interfacial resistance and cathode polarization. This behavior implies that $Al_2O_3$ can prevent structural change of $LiFePO_4$ or reaction with the electrolyte on cycling. In addition, the $Al_2O_3$ coated $LiFePO_4$ compound showed highly improved area-specific impedance (ASI), an important measure of battery performance. From the correlation between these characteristics of bare and coated $LiFePO_4$, the role of $Al_2O_3$ coating played on the electrochemical performance of $LiFePO_4$ was probed.
In these recent years, low cost and stable battery electrode materials have been studied for HV/HEV application. Spinel cathode material $LiMn_2O_4$ is widely studied as a promising cathode material of lithium ion secondary batteries because of it is low cost, easily to be prepared and capable to be operated in high voltage range. In this study, $LiMn_2O_4$ was undergoing surface modification with spinel lithium titanium oxide by sol-gel method in order to enhance its capacity retention. Properties of both unmodified and surface-modified $LiMn_2O_4$ were characterized by XRD, SEM, particle size analyzer while their cycling performance was tested with charge and discharge tester.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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1997.04a
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pp.269-272
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1997
The Lithium ion secondary battery has been developed for high energy density of portable electrical device and electronics. Among the many conductive polymer materials, the positive active film for Li polymer battery system was synthesized successfully from polyphenylene diamine(PPD) by chemical polymerization in our lab. And PPD-DMcT(2, 5-dimercapto-1, 3, 4-thi-adiazole) composite flim conductive material, at high temperature was also prerared with the addition of dimethylsulfoxide(DMSO). The surface morphology and thermal stability of prepared composite flim was carried out by using SEM and TGA, respectively. Electrochemical and electrical conductivity of composite flim were also discussed by cyclic voltammetry and four-probe method in dry box(<27pm). And the electrode reaction mechanism was detected and analyzed from the half cell unit battery system.
Lithium-ion batteries have been considered the most important devices to power mobile or small-sized devices due to their high energy density. $LixCoO_2$ has been studied as a cathode material for the Li-ion battery. However, the limitation of its capacity impedes the development of high capacity cathode materials with Ni, Mn, etc. in them. The substitution of Mn and Ni for Co leads to the formation of solid solution phase $LiNi_xMn_yCo_{1-x-y}O_2$ (NMC, both x and y < 1), which shows better battery performance than unsubstituted $LiCoO_2$. However, despite a high discharge capacity in the Ni-rich compound (Ni > 0.8 in the metal site), poor cycle retention capability still remains to be overcome. In this study, aiming to improve the stability of the physical and chemical bonding, we investigate the stabilization effect of Ca in the Ni-rich layered compound $Li(Ni_{0.83}Co_{0.12}Mn_{0.05})O_2$, and then Ca is added to the modified secondary particles to lower the degree of cationic mixing of the final particles. For the optimization of the final grains added with Ca, the Ca content (x = 0, 2.5, 5.0, 10.0 at.%) versus Li is analyzed.
Kim Hyun-Soo;Kim Sung-Il;Lee Chang-Woo;Moon Seong-In;Kim Woo-Seong
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.19
no.2
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pp.139-144
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2006
A fabrication condition of the cathode electrode was optimized in a lithium secondary battery. The $LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ powders were used as a cathode material. The $LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$/Li cells were prepared with a certain formulation and their cycleability and rate-capability were evaluated. Optimum electrode composition simulated from the evaluated value was 86.3: 5.6: 8.1 in mass $\%$ of active material: binder: conducting material. Discharge capacity decreased markedly as the press ratio exceeded $30\%$ during preparation of the electrode. Discharge performance at a high current rate deteriorated abruptly as the electrode thickness was over $120{\mu}m$.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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v.5C
no.3
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pp.119-123
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2005
Lithium titanium oxide as anode material for energy storage prepared by novel synthesis method. Li$_{4}$Ti$_{5}$O$_{12}$ based spinel-framework structures are of great interest material for lithium-ion batteries. We describe here Li$_{4}$Ti$_{5}$O$_{12}$ a zero-strain insertion material was prepared by novel sol-gel method and by high energy ball milling (HEBM) of precursor to from nanocrystalline phases. According to the X-ray diffraction and scanning electron microscopy analysis, uniformly distributed Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ particles with grain sizes of 100nm were synthesized. Lithium cells, consisting of Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ anode and lithium cathode showed the 173 mAh/g in the range of 1.0 $\~$ 3.0 V. Furthermore, the crystalline structure of Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ didn't transform during the lithium intercalation and deintercalation process.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.56
no.1
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pp.62-68
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2023
Silicon (Si) is considered as a promising substitute for the conventional graphite due to its high theoretical specific capacity (3579 mAh/g, Li15Si4) and proper working voltage (~0.3V vs Li+/Li). However, the large volume change of Si during (de)lithiation brings about severe degradation of battery performances, rendering it difficult to be applied in the practical battery directly. As a one feasible candidate of industrial Si anode, silicon monoxide (SiOx) demonstrates great electrochemical stability with its specialized strategy, downsized Si nanocrystallites surrounded by Li+ inactive buffer phase (Li2O and Li4SiO4). Nevertheless, SiOx inherently has the initial irreversible capacity and poor electrical conductivity. To overcome those issues, conformal carbon coating has been performed on SiOx utilizing ethylbenzene as the carbon precursor of chemical vapor deposition (CVD). Through various characterizations, it is confirmed that the carbon is homogeneously coated on the surface of SiOx. Accordingly, the carbon-coated SiOx from CVD using ethylbenzene demonstrates 73% of the first cycle efficiency and great cycle life (88.1% capacity retention at 50th cycle). This work provides a promising synthetic route of the uniform and scalable carbon coating on Si anode for high-energy density.
Kang, Young Lim;Park, Tae Wan;Park, Eun-Soo;Lee, Junghoon;Wang, Jei-Pil;Park, Woon Ik
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.27
no.4
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pp.83-89
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2020
For the past few decades, as part of efforts to protect the environment where fossil fuels, which have been a key energy resource for mankind, are becoming increasingly depleted and pollution due to industrial development, ecofriendly secondary batteries, hydrogen generating energy devices, energy storage systems, and many other new energy technologies are being developed. Among them, the lithium-ion battery (LIB) is considered to be a next-generation energy device suitable for application as a large-capacity battery and capable of industrial application due to its high energy density and long lifespan. However, considering the growing battery market such as eco-friendly electric vehicles and drones, it is expected that a large amount of battery waste will spill out from some point due to the end of life. In order to prepare for this situation, development of a process for recovering lithium and various valuable metals from waste batteries is required, and at the same time, a plan to recycle them is socially required. In this study, we introduce a nanoscale pattern transfer printing (NTP) process of Li2CO3, a representative anode material for lithium ion batteries, one of the strategic materials for recycling waste batteries. First, Li2CO3 powder was formed by pressing in a vacuum, and a 3-inch sputter target for very pure Li2CO3 thin film deposition was successfully produced through high-temperature sintering. The target was mounted on a sputtering device, and a well-ordered Li2CO3 line pattern with a width of 250 nm was successfully obtained on the Si substrate using the NTP process. In addition, based on the nTP method, the periodic Li2CO3 line patterns were formed on the surfaces of metal, glass, flexible polymer substrates, and even curved goggles. These results are expected to be applied to the thin films of various functional materials used in battery devices in the future, and is also expected to be particularly helpful in improving the performance of lithium-ion battery devices on various substrates.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2003.05c
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pp.299-305
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2003
The battery industries have been developed to the implementation of lithium ion secondary cell from the cell of Ni/Cd and Ni/MH in the past to be asked of an age of high technology from low technology. Also in resent the polymeric cell to get a good high function with an age of new advanced information system is changed from the 21 century to the secondary batteries society. The properties of lithium secondary batteries have the high energy density, the long cycle time, the low self discharge area and the high active voltage. The wanted properties of secondary batteries for the motion of an apparatuses of industries of an high skill age have a small type trend of the energy density and it is become with a strong asking of the industrial society market about the storable medium of the convenience and new power energy. The electrochemical properties is researched for the cell to be synthesised and crystallized the positive active material LiMnO2 of the secondary cell at 9250C to get a new improved data of the electric discharge for that the capacitance of the LiMnO2 thin film that is improving and researching with the properties and a merit and demerit in the this kind of asking.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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